JP2012135847A - Thread fastening device - Google Patents
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アームに取付けられたドライバツールを作業者が把持して操作し、ねじ締め作業を行うためのねじ締め装置に関する。 The present invention relates to a screw tightening device for an operator to hold and operate a driver tool attached to an arm and perform a screw tightening operation.
従来から、水平および垂直方向へ可動するアームに取付けられたドライバツールを作業者が把持して所望の位置へ操作し、ねじ締め作業を行うねじ締め装置としては、特許文献1(特開2002−346857号公報)に示すものが知られている。このねじ締め装置は、アームの位置情報を検出する位置検出手段を備えている。そして、制御部でアームの現在位置情報と予め設定されたねじ締めポイントとを照合判定し、その結果を表示するように構成されている。さらに、制御部には複数のねじ締めポイントの締め付け順序も設定されており、作業者が締め付け順序を誤った場合には、その旨を表示するように構成されている。この構成により、作業者ミスを低減することを目的とするものである。 Conventionally, as a screw tightening device for performing a screw tightening operation by an operator holding a driver tool attached to an arm movable in the horizontal and vertical directions and operating the driver tool to a desired position, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2002-133). No. 346857) is known. The screw tightening device includes position detecting means for detecting position information of the arm. The control unit is configured to collate and determine the current position information of the arm and a preset screw tightening point, and display the result. Further, a tightening order of a plurality of screw tightening points is also set in the control unit, and when the operator makes a mistake in the tightening order, a message to that effect is displayed. This configuration is intended to reduce operator errors.
しかしながら、上記ねじ締め装置は、各ねじ締めポイントに対応するねじサイズの変更、ワークの取り替え等、段取り作業におけるミスに対応するものではなく、作業ミスを完全に防止できるものではなかった。 However, the above-described screw tightening device does not correspond to mistakes in the setup work such as changing the screw size corresponding to each screw tightening point or replacing the work, and does not completely prevent work mistakes.
上記課題に鑑みて、本発明のねじ締め装置は、回転駆動源の駆動により回転するドライバビットを先端に有するドライバツールと、このドライバツールを支持して水平および垂直方向に可動するアームとから成り、当該ドライバツールを作業者が把持してワークの上空で操作し、目標のねじ締めポイントへ下降させてねじ締め付け作業を行うように構成されたねじ締め装置において、前記ドライバツールの位置情報を検出する位置検出手段と、ねじ締めポイント、及び当該ねじ締めポイントではない位置に待機位置ポイント、並びにこれらポイントの経由順序を予め設定し、これらポイントとドライバツールの現在位置とを照合判定し、予め設定された順序通りにドライバツールが経由しない場合には、その旨を表示するように構成した制御手段とを備える。 In view of the above problems, the screw tightening device of the present invention comprises a driver tool having a driver bit that rotates by driving of a rotational drive source at the tip, and an arm that supports the driver tool and is movable in the horizontal and vertical directions. In the screw tightening device configured to perform the screw tightening work by the operator holding the driver tool and operating it over the workpiece and lowering it to the target screw tightening point, the position information of the driver tool is detected. The position detection means, the screw tightening point, the standby position point at a position that is not the screw tightening point, and the order of passing these points are set in advance, and these points and the current position of the driver tool are collated and determined in advance. If the driver tool does not go through in the order specified, the control is configured to display that effect. And a stage.
また、ワークの有無を検出するセンサを設け、前記制御手段が当該センサに連動し、待機位置にドライバツールが待機している間に、当該センサによる検出信号が切り替わらない場合には、その旨を表示するように構成することが望ましい。 In addition, when a sensor for detecting the presence or absence of a workpiece is provided and the control means is interlocked with the sensor and the driver tool is waiting at the standby position, the detection signal from the sensor is not switched. It is desirable to be configured to display.
本発明のねじ締め装置によれば、待機位置ポイントが設定されており、ねじ締めポイントに加えて当該待機位置ポイントでも、ドライバツールの現在位置との照合判定が行われている。このように、ねじ締めポイントと待機位置ポイントとを組み込んだサイクル管理により、待機位置ポイントでは、実質的に作業者へ段取り作業の実行を勧告することとなり、作業ミスを低減できる。 According to the screw tightening device of the present invention, the standby position point is set, and at the standby position point in addition to the screw tightening point, the collation determination with the current position of the driver tool is performed. Thus, by the cycle management incorporating the screw tightening point and the standby position point, at the standby position point, it is practically recommended to perform the setup work to the worker, and work errors can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1において、1はねじ締め装置であり、鉛直方向に立設した支柱2に沿って昇降するとともに、水平面を可動するアーム3と、このアーム3に取付けられてこれと一体に可動するドライバツール4とを備えている。このアーム3の先端には前記ドライバーツール4が取付けられる一方、後端には支柱2に沿って昇降可能、かつ当該支柱2と一体に旋回可能なブラケット5が取付けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a screw tightening device, which moves up and down along a
また、ワークを載荷する載荷台(図示せず)にはワーク検出手段の一例であるセンサ6が配置されている。このセンサ6は、ワークの有無を検出するものであり、その検出信号は詳細を後述する制御ユニット50へ伝送されるように構成されている。
In addition, a sensor 6 as an example of a workpiece detection means is disposed on a loading table (not shown) on which a workpiece is loaded. The sensor 6 detects the presence / absence of a workpiece, and the detection signal is configured to be transmitted to a
前記アーム3は、図2および図3に示す昇降可動機構10により、支柱2に沿って昇降可能に構成されている。この昇降可動機構10は、支柱2の上方で軸支された滑車11と、当該支柱2を覆うようにして滑車11に巻き付けられたベルト12と、このベルト12の一端に取付けられた錘13とから構成されている。そして、当該ベルト12の他端には前記ブラケット5が取付けられており、作業者がドライバツール4のスタートグリップ4aを把持してアーム3を鉛直方向に操作すると、錘13にかかる重力の作用により、アーム3が支柱に沿って昇降するように構成されている。そして、滑車11の回転量を、位置検出手段の一例であるロータリエンコーダ14が検出する。これにより、アーム3の昇降位置情報を検出するように構成されている。つまり、図6に示すように、鉛直方向をZ軸、水平旋回方向をX軸、水平方向をY軸とする空間座標において、当該ロータリエンコーダ14は、ドライバツール4のZ軸座標を検出するように構成されている。
The
また、前記アーム3は、図4に示す旋回可動機構20により、支柱2と一体となって水平面を自在に旋回可動するように構成されている。この旋回可動機構20は、支柱2の下端に一体に回転可能に取付けられた第1の平歯車21と、この第1の平歯車21に噛合するとともに、当該第1の平歯車21の回転に伴い回転する第2の平歯車22とから構成されている。これにより、アーム3の旋回に伴い支柱2が旋回して第1の平歯車21も回転し、これに伴い第2の平歯車22も回転する。そして、第2の平歯車22の回転量をロータリエンコーダ23が検出して、水平面におけるアーム3の旋回位置情報を検出するように構成されている。つまり、図6に示す空間座標において、当該ロータリエンコーダ23は、ドライバツール4のX軸座標を検出するように構成されている。
Further, the
さらに、前記アーム3は、図5に示す水平可動機構30により、前記X軸および支柱2と直交する方向(水平方向)へ自在に可動するように構成されている。この水平可動機構30は、レール31と、このレール31の移動を案内するガイドブロック32とを備えており、当該レール31の先端には前記アーム3が取付けられている。また、レール31後方の近傍には、歯車33が軸支されており、当該レール31の後端には当該歯車33と噛合可能な外歯31aが形成してある。これにより、作業者がアーム2を操作して水平方向へ移動させると、歯車33が回転する。そして、当該歯車33の回転量をロータリエンコーダ34が検出して、水平移動するアーム3の水平可動位置情報を検出するように構成されている。つまり、図6に示す空間座標において、当該ロータリエンコーダ34は、ドライバツール4のY軸座標を検出するように構成されている。
Further, the
前記ドライバツール4は、上部に駆動源としてのモータ4bを備え、このモータ4bの回転駆動はドライバ軸(図示せず)を介して先端のドライバビット4cへ伝達されるように構成されている。また、ドライバツール4のモータ4bの駆動を開始する手段として、特開平07−1347号公報の図2に開示された機構を備えている。詳細は割愛するが、ドライバツール4のスタートグリップ4aを作業者が下方に押し下げると、内蔵されたスタートスイッチ(図示せず)が作動して、ドライバビット4cが回転するように構成されている。また、ドライバツール4はドライバコントローラ40を介して制御ユニット50に接続されており、このドライバコントローラ40が制御ユニット50からの指令に応じてモータ4bの駆動を制御するように構成されている。
The driver tool 4 includes a
また、前記ドライバビット4cにおいては、その先端がねじ頭部の駆動穴と係合可能に構成されており、当該ドライバビット4cにはリング状のマグネット4dが取付けられている。これにより、当該ドライバビット4cは磁化し、ねじを電磁吸着可能に構成されている。
Further, the
前記ロータリエンコーダ14,23,34による検出情報は、エンコーダケーブル14a,23a,34aを介して制御ユニット50へ伝送される。これにより、空間座標におけるドライバツール4の位置情報が検出される。
Information detected by the
前記制御ユニット50は、内蔵の記憶部(図示せず)にワーク上の1または複数のねじ締めポイント、及び待機位置ポイントをティーチングプログラムとして記憶するように構成されている。そして、このねじ締めポイントの位置情報(X,Y座標)あるいは待機位置ポイントの位置情報(X,Y座標)と、ドライバツール4の位置情報(X,Y座標)とを照合判定するように構成されている。
The
そして、図7に示すように、照合の結果(一致/不一致)が、制御ユニット50のモニタ51付近に配置された照合ランプ55に表示される。一致の場合には照合ランプ55が点灯し、不一致の場合には照合ランプ55が消灯して視覚的に照合結果を作業者へ知らせるように構成されている。しかも、スピーカ54からも照合結果に応じて異なる音声が流れ、聴覚的にも照合結果を作業者へ知らせるように構成されている。さらに、不一致時には、ドライバコントローラ40へ駆動停止信号を発し、作業者がスタートグリップ4aを押し下げてもモータ4bは駆動しないように構成されている。
Then, as shown in FIG. 7, the collation result (match / mismatch) is displayed on the
また、制御ユニット50は、ドライバツール4のモータ4bの負荷電流値からトルクを検出するように構成されている。そして、照合判定の他にトルク管理も行うように設定されている。そこで、制御ユニット50には、ねじ締め付け時における最適なトルク域が設定されており、正常にねじ締めが行われた場合には、OKランプ52が点灯し、このトルク域を外れてねじ締めが行われた場合、すなわち締付け異常時には、NGランプ53が点灯するように構成されている。
The
また、前記制御ユニット50には、前記ねじ締めポイント及び待機位置ポイントの双方を含む経由順序が予め設定されており、これを1サイクルとして管理している。そして、制御ユニット50は、これらポイントとドライバツール4の現在位置とを照合判定し、予め設定された順序通りにドライバツール4が経由していない場合には、その旨を表示するとともにドライバコントローラ40へ駆動停止指令を発し、作業者がスタートグリップ4aを押下げてもドライバツール4が駆動しないように構成されている。
The
ここで、待機位置ポイントは、ねじ締めポイントではない位置に設定されている。すなわち、この待機位置ポイントは、ワーク上の各ねじ締めポイントに対応するねじに交換する作業、あるいはワークの取り替え等、段取り作業を行うためのものであり、段取り作業時には、当該待機位置ポイントにドライバツール4を待機させる。このように、待機位置ポイントを組み込んだサイクル管理により、作業者が段取り作業を飛ばしてしまうことを防止できる。 Here, the standby position point is set to a position that is not a screw tightening point. In other words, this standby position point is used to perform setup work such as exchanging the screws corresponding to each screw tightening point on the work, or replacing the work. The tool 4 is made to wait. Thus, the cycle management incorporating the standby position point can prevent the operator from skipping the setup work.
例えば、待機位置ポイントでワークの取り替える場合には、制御ユニット50は、前記センサ6に連動して、待機位置ポイントにドライバツール4が待機している間に、当該センサ6による検出信号が切り替わらない場合、すなわち、ワークの取り替えを確認できない場合には、その旨をモニタ51に表示するとともにドライバツール4の駆動を停止するように構成されている。
For example, when the workpiece is replaced at the standby position point, the
一方、待機位置ポイントで次のねじ締めポイントに対応するねじに交換する作業をする場合には、センサ6に連動することなく、座標の照合判定のみを行う。この場合、前記待機位置ポイントは、ワークよりも外側に設定されることが望ましい。これにより、待機位置ポイントに各種ねじを収納したボックスを配置して、当該待機位置ポイントで次のねじ締めポイントに対応するねじに付け替えれば、作業者はねじの交換作業を忘れることはない。 On the other hand, when replacing the screw corresponding to the next screw tightening point at the standby position point, only the coordinate collation determination is performed without interlocking with the sensor 6. In this case, it is desirable that the standby position point is set outside the work. As a result, if a box containing various screws is arranged at the standby position point and is replaced with a screw corresponding to the next screw tightening point at the standby position point, the operator will not forget to replace the screw.
上記の構成により、本発明のねじ締め装置1は、作業者へ段取り作業を促すとともに、段取り作業の内容に応じた判定を行うことで、一層作業ミスを防止できる。 With the above-described configuration, the screw tightening device 1 of the present invention prompts the operator to perform setup work, and can further prevent work errors by making a determination according to the content of the setup work.
ここで、待機位置ポイントは、上記段取り作業の他に、一連の作業回数をカウントする、サイクル管理にも利用できる。例えば、複数のねじ締めポイントにねじを締付けるサイクルにおいては、サイクルの最初あるいは最後に待機位置ポイントを設定する。そして、所定の順序通りにねじが締付けられた後にドライバツール4と待機位置ポイントとの照合が一致すれば、これをカウントして記憶する。このように、作業の完了したワークの個数を把握することで、製造現場における工程管理が充実する。 Here, the standby position point can be used for cycle management in which a series of operations are counted in addition to the above-described setup operation. For example, in a cycle in which screws are tightened to a plurality of screw tightening points, a standby position point is set at the beginning or end of the cycle. If the matching between the driver tool 4 and the standby position point coincides after the screws are tightened in a predetermined order, this is counted and stored. In this way, by grasping the number of workpieces that have been completed, process management at the manufacturing site is enhanced.
ところで、上記制御ユニット50による照合判定では、図6に示すように、制御ユニット50には判定の基準となるエリアが設定されている。この照合判定エリアA,Bにより、制御ユニット50は、ねじ締めポイントの位置情報(X,Y座標)と、ドライバツール4の位置情報(X,Y座標)とが寸分の狂いもなく一致していなくても、当該エリア内にドライバツール4が位置すれば一致として判定する。具体的には、ねじ締めポイントを通過するZ軸線(鉛直線)上の任意の点を中心とする四角形の水平面エリアが照合判定エリアA,Bとして記憶されている。しかも、この照合判定エリアは、ドライバツール4の昇降位置(Z軸座標)に応じてその広さが異なり、下方にしたがって狭く設定されてる。すなわち、空間座標において、照合判定エリアは、逆円錐を成しており、徐々に狭くなるように設定されている。
By the way, in the collation judgment by the
上記ねじ締め装置1を用いたねじ締め作業においては、作業者は、照合作業の前段では、ドラーバツール4をおおまかに水平操作して目標のねじ締めポイントの上空に移動させる。そして、照合ランプ55、あるいはスピーカ54による照合結果を参照しながら照合作業を行う。ここで、ドライツール4が上方に位置してドライバツール4とねじ締めポイントとの距離が遠く、目視による照合の一致が比較的困難な位置では、照合判定エリアが広く設定されている。一方、ドライバツール4がねじ締めポイント間近に位置して、目視による照合の一致が比較的容易な位置では、照合確定エリアが狭く設定されている。このような設定により、作業者は、照合ランプ55、あるいはスピーカ54による照合結果に従ってドライバツール4の水平位置を微調整して照合を一致させながらドライバツール4を下降させる。すると、ドライバツール4を目標ねじ締めポイントまで容易に案内してねじを締付けることが可能となる。
In the screw tightening operation using the screw tightening device 1, the operator roughly moves the driver tool 4 horizontally above the target screw tightening point before the collating operation. Then, the collation work is performed while referring to the collation result by the
一方、待機位置ポイントにも、所定の領域をもった照合判定エリアCが設定されている。しかしながら、ここでは、ねじ締め付け作業を行うわけではないので、ねじ締めポイントにおける照合判定エリアA,Bのように逆円錐を成す必要はなく、例えば円柱を成せばよい。 On the other hand, a collation determination area C having a predetermined area is also set at the standby position point. However, since the screw tightening operation is not performed here, it is not necessary to form an inverted cone as in the collation determination areas A and B at the screw tightening point, and for example, a cylinder may be formed.
1 ねじ締め装置
2 支柱
3 アーム
4 ドライバツール
4a スタートグリップ
4b モータ
4c ドライバビット
4d マグネット
5 ブラケット
6 センサ
10 昇降可動機構
11 滑車
12 ベルト
13 錘
14 ロータリエンコーダ
14a エンコーダケーブル
20 旋回可動機構
21 第1の平歯車
22 第2の平歯車
23 ロータリエンコーダ
23a エンコーダケーブル
30 水平可動機構
31 レール
31a 外歯
32 ガイドブロック
33 歯車
34 ロータリエンコーダ
34a エンコーダケーブル
40 ドライバコントローラ
50 制御ユニット
51 モニタ
52 OKランプ
53 NGランプ
54 スピーカ
55 照合ランプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記ドライバツールの位置情報を検出する位置検出手段と、
ねじ締めポイント、及び当該ねじ締めポイントではない位置に待機位置ポイント、並びにこれらポイントの経由順序を予め設定し、これらポイントとドライバツールの現在位置とを照合判定し、予め設定された順序通りにドライバツールが経由しない場合には、その旨を表示するように構成した制御手段と
を備えることを特徴とするねじ締め装置。 A driver tool having a driver bit that rotates by driving of a rotational drive source and an arm that supports the driver tool and is movable in the horizontal and vertical directions. In the screw tightening device configured to operate with and lower the target screw tightening point to perform the screw tightening work,
Position detecting means for detecting position information of the driver tool;
Preset the stand-by point and the passing order of these points in advance to the screw tightening point and the position that is not the screw tightening point, collate and judge these points and the current position of the driver tool, and follow the preset order A screw tightening device comprising: a control unit configured to display a message when the tool does not pass through.
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